JPH0584962A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アパーチャ電極へのトナーの付着を防止す
る方法として、アパーチャ列方向に沿った進行波を励振
する方法を提案した。この励振手段として、アパーチャ
電極と機械的性質が近い高分子圧電体をアパーチャ電極
に直接接合することで、両者の機械的インピーダンスの
整合を容易にする。 【構成】 ポリイミドなどの高分子膜で構成されるアパ
ーチャ電極１に、ポリフッ化ビニリデンなどの高分子圧
電体２１、２２で構成した励振装置を接合する。そのた
め、アパーチャ電極１とその機械的インピーダンスをマ
ッチングさせやすく、また、アパーチャ電極１に励振さ
れる振動を直接制御できるので、振動によるアパーチャ
電極１への目詰まり防止を効率的に行うことが可能とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像形成装置に関し、
さらに詳細には、トナーをアパーチャ電極により直接変
調制御して被記録体上に画像を形成する画像形成装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の画像記録装置は、例えば米国特
許第３６８９３５号明細書に報告されている。これはト
ナークラウダーと、アパーチャ電極と、対向電極とから
構成されている。前記トナークラウダーは、帯電したト
ナーのクラウドを発生し、そのトナークラウドを前記ア
パーチャ電極の近傍に供給する手段である。このアパー
チャ電極は、前記トナークラウドからのトナーの流れを
変調制御する制御手段であり、多数のアパーチャすなわ
ち開口部を備えた絶縁層と、その絶縁層の一方の面に設
けられた第１電極層と、その絶縁層の他方の面に設けら
れ、前記多数のアパーチャの各々に対し独立に設けられ
た多数の第２電極とから構成される。さらに前記対向電
極は、紙などの被記録体を吸着保持するもので、アパー
チャ電極と対向して配置される。以上のように構成され
た画像形成装置においては、トナークラウダーにより供
給されたトナー流を、アパーチャ電極と対向電極に印加
する電気信号により制御して、紙などの被記録体上に記
録する。

【０００３】しかしながら、この画像形成装置により記
録を行う場合、アパーチャ電極のアパーチャ部に、トナ
ーによる穴詰まりが発生するという問題があった。すな
わち、例えば２４０ＤＰＩの記録密度を得ようとする
と、ドットの大きさは最大１００μｍであるので、その
アパーチャ電極のアパーチャの内径を最大５０μｍ程度
と小さくする必要があり、トナー粒子が鏡像力等により
アパーチャ電極上に堆積し、その結果、トナー粒子によ
りアパーチャ電極が目詰まりを起こし、常に安定した画
像出力を連続的に得ることが困難であるという問題があ
った。

【０００４】そこで本出願人は、アパーチャ電極上に進
行波を励振してトナー粒子の堆積を防ぐことを提案し
た。この方法は、アパーチャ電極に励振される進行波に
より発生する振動加速度により、アパーチャ電極上に堆
積しようとするトナー粒子に、堆積の原因となる前記鏡
像力等より大きな反発力を加えることで、トナー粒子の
堆積を防ごうとする方法である。

【０００５】しかし、従来、上述のように構成された画
像形成装置においては、一般に、励振装置は、圧電セラ
ミックからなる振動体と金属からなる共振体で構成さ
れ、また、アパーチャ電極は柔らかく、且つその厚さが
非常に薄い高分子材料で構成されていたので、このアパ
ーチャ電極に直接進行波を励振することが困難であっ
た。そこでこのアパーチャ電極を金属等の共振体に着設
し、この共振体に進行波を励振することにより間接的に
アパーチャ電極に振動加速度を与える方法が採用されて
いた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アパー
チャ電極を構成する高分子と励振装置を構成する金属と
は、その機械的性質が非常に異なっているので、両者の
機械的インピーダンスを整合させ、励振装置に励振され
ている振動によりアパーチャ電極に効率よく振動加速度
を与えることが非常に困難であった。また、アパーチャ
電極上に励振される振動を直接的に制御できないので、
このアパーチャ電極上に種々の振動が励振され、その結
果、これら種々の膜振動のビートにより騒音を発生する
等の問題も生じていた。

【０００７】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、アパーチャ電極を、効率よく且
つ直接的に励振することが容易な画像形成装置を提供す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の画像形成装置は、帯電したトナーを変調制御
するアパーチャ電極と、そのアパーチャ電極に振動を励
振する励振体と、を備える画像形成装置において、前記
アパーチャ電極は、高分子材料から成り、前記励振体
は、前記アパーチャ電極とほぼ同じ機械的性質の高分子
圧電体から成ることを特徴とする。

【０００９】

【作用】上記の構成を有する本発明の画像形成装置にお
いては、アパーチャ電極に振動を励振する励振体を、高
分子圧電材料で構成したので、アパーチャ電極とその機
械的インピーダンスをマッチングさせやすく、また、ア
パーチャ電極に励振される振動を直接制御できるので、
振動によるアパーチャ電極への目詰まり防止を効率的に
行うことが可能となる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。

【００１１】図３において、画像形成装置１００は、記
録部１０１と、熱定着部１０２とから構成される。この
画像形成装置１００の側部には、挿入口１１７と、取り
出し口１１８とが、設けられている。記録部１０１にお
いて、前記挿入口１１７から入った普通紙などの媒体Ｐ
に、画像などが形成される。そして、熱定着部１０２に
おいて、この媒体上の画像などが定着される。更に、媒
体Ｐは、ガイド１１５を経由して、取り出し口１１８へ
と送られる。

【００１２】記録部１０１は、回転可能なブラシローラ
１０３と、アパーチャ電極１と、対向電極１１２とから
構成される。

【００１３】前記ブラシローラ１０３の周囲には、ブラ
シローラ１０３の回転方向に従って、回転可能な供給ロ
ーラ１０４と、掻き部材１１０とが、それぞれ、ブラシ
ローラ１０３に、接触して設けられる。また、前記供給
ローラ１０４には、供給ブレード１１１が、接触して設
けられる。この供給ブレード１１１の上には、トナーＴ
が貯蔵される。そして、この供給ブレード１１１によっ
て、トナーＴが、強制的に、前記供給ローラ１０４に供
給される。供給ローラ１０４及び供給ブレード１１１
は、ケースＫによって、覆われる。

【００１４】前記アパーチャ電極１は前記ブラシローラ
１０３の上方に設けられている。

【００１５】次に図１乃至図２を参照して、上記アパー
チャ電極の構成を説明する。図１において、アパーチャ
電極１は、多数のアパーチャ１１と、絶縁層１０６と、
基準電極層１０７と、多数の制御電極層１０８と、この
アパーチャ電極１に進行波を励振する励振装置２から構
成されている。そして、このアパーチャ電極１は、一般
には、数十［μｍ］程度の厚さのポリイミド等の高分子
材料からなる絶縁層１０６に、銅などの金属からなる基
準電極層１０７及び制御電極層１０８が１〜２［μｍ］
程度の厚さで蒸着などの方法により形成されて構成され
ている。なお、この様に構成されたアパーチャ電極１に
おいては、基準電極層１０７や制御電極層１０８の厚さ
が、絶縁層１０６の厚さよりかなり薄いので、前記アパ
ーチャ電極１の機械的な性質は前記絶縁層１０６の機械
的性質に非常に近い。

【００１６】前記励振装置２は、アパーチャ電極１を励
振するために前記アパーチャ電極１のＸ方向の一方の端
部に接合した励振体２１と、そのアパーチャ電極１のＸ
方向他方端部に接合した反射波吸収体２２からなる。前
記励振体２１及び前記反射波吸収体２２は、例えばポリ
フッ化ビニリデン（以下、ＰＶＤＦと略す）等の高分子
圧電材料で構成されている。ここで、このＰＶＤＦと
は、強電場下で分極し、安定な分極を膜中に付与した分
極化高分子であり、分子形態の鎖が双極子モーメントを
持つ原子を含むために、電場中で大きな圧電・焦電性を
示す高分子材料であり、耐衝撃性がある、可撓性があ
る、音響インピーダンスが小さいなどの高分子材料特有
の利点に加え、駆動電圧による性能変化や経時変化が少
ないなど、無機圧電材料すなわち圧電セラミックにはな
い種々の特徴を持つ。

【００１７】次に、前記励振体２１は、所定の周波数の
電気信号を出力する駆動回路３１に電気的に接続され、
また、前記反射波吸収体２２は、インピーダンス体３２
に電気的に接続され、前記インピーダンス体３２は、そ
の反射波吸収体２２により吸収された振動エネルギーを
消費することで反射波の発生を抑制するものである。つ
まり前記インピーダンス体を調整することにより反射波
吸収体側のアパーチャ電極１１の振動に対するインピー
ダンスが可変される。そのため前記インピーダンス体の
インピーダンス（抵抗値，リアクタンス値）を適宜調整
することにより、インピーダンスマッチングがなされ、
励振体２１側からみたアパーチャ電極１は、振動に関し
て無限に続くものと等価になる。従って反射波が発生せ
ず、進行波のみとなる。このため定在波の発生が抑えら
れる。

【００１８】さらに、前記アパーチャ１１は、アパーチ
ャ電極１のＺ方向中央部近傍に絶縁層１０６に開口して
設けられ、一列に配置されてアパーチャ列１２を形成し
ている。また、前記基準電極層１０７は、前記絶縁層１
０６の前記ブラシローラ１０３側に設けられる。更に、
前記制御電極層１０８は、前記絶縁層１０６の上面に、
前記アパーチャ１１の周りに、独立に設けられる。前記
基準電極層１０７はアースに、多数の前記制御電極層１
０８は、それぞれ、図示しない多数の信号ソースに接続
されている。

【００１９】このアパーチャ電極１を挟んで、前記ブラ
シローラ１０３の反対側に、このアパーチャ電極１と所
定のスペースを持って前記対向電極１１２が設けられ
る。このスペースを、挿入口１１７から入って、ガイド
１１５と一対の補助ローラ１１６とを経由して送られた
媒体Ｐが、通過する。この対向電極１１２は、電源Ｅ２
（マイナス（−））に接続される。この電圧印加によっ
て、前記アパーチャ電極１のアパーチャ１１を通過して
きたトナーＴが、媒体Ｐに移動吸着される。

【００２０】熱定着部１０２は、熱源を持ったヒートロ
ーラ１１３と、プレスローラ１１４とから構成される。
そして、このヒートローラ１１３と、プレスローラ１１
４とは、媒体Ｐがこの間を通過できるように、配置され
る。

【００２１】次に図３に基づいて、上記画像形成装置の
動作を説明する。挿入口１１７から挿入された媒体Ｐ
は、記録部１０１へ搬送される。記録部１０１におい
て、トナーＴが、供給ブレード１１１によって、供給ロ
ーラ１０４に押しつけられて、そして、担持せしめられ
る。そして、供給ローラ１０４によって、このトナーＴ
が、ブラシローラ１０３に供給される。このときトナー
Ｔは、供給ローラ１０４及びブラシローラ１０３と接触
しつつ、摩擦して、そして、例えば、プラス（＋）に帯
電する。プラス（＋）に帯電したトナーＴは、ブラシロ
ーラ１０３に担持される。

【００２２】アパーチャ電極１付近において、掻き部材
１１０によって、ブラシローラ１０３が掻かれる。そし
て、弾性によって、ブラシがもとに戻るとき、ブラシに
適量に担持されたトナーＴが、跳ね上がる。この結果、
トナーＴが、クラウド状になって、アパーチャ電極１に
供給される。

【００２３】そして、形成する画像に対応して信号ソー
スからアパーチャ電極１の制御電極層１０８に印加され
る電圧によって、トナーＴの流れが変調される。

【００２４】その際、励振体２１に駆動回路３１から、
所定の周波数の電気信号を印加すると、上述したよう
に、アパーチャ電極１にはＸ方向に伝播する進行波が励
振される。それゆえ、帯電されたトナー粒子が、鏡像力
等によりアパーチャ列１２近傍に付着しようとしても、
アパーチャ列１２の位置には、前記振動による大きな振
動加速度が発生しているので、付着できない。その結
果、常に安定に、トナー流が、前記信号ソースにより変
調され、媒体Ｐ上に記録される。

【００２５】対向電極に接続されたマイナス（−）電源
Ｅ２によって、変調されたプラス（＋）帯電したトナー
Ｔは、対向電極の方へ飛翔する。そして、このトナーＴ
は、ガイド１１５と、一対の補助ローラ１１６とに導か
れてきた媒体Ｐに吸引される。

【００２６】その後、媒体Ｐが熱定着部１０２へと搬送
される。そして、この場所で、前記媒体Ｐ上の画像が、
ヒートローラ１１３とプレスローラ１１４とによって圧
接されることにより、定着される。この定着方法は、一
般的な方法であるため、詳細な説明は省略する。そし
て、最後に、画像形成された媒体Ｐが、ガイド１１５を
経由して、取り出し口１１８へと搬送されて、そして、
取り出される。

【００２７】次に、図１乃至図２に基づいて、上述のよ
うに構成されたアパーチャ電極１の目詰まり防止の作用
を説明する。画像形成時に前記励振体２１に駆動回路３
１から所定の周波数の電気信号を印加すると、このアパ
ーチャ電極１には、Ｚ方向に変位を有する曲げ振動が励
振される。この振動がＸ方向に伝播し、伝播した振動が
アパーチャ電極１の他端に到達すると、反射波吸収体２
２にその振動エネルギーが吸収され、その吸収されたエ
ネルギーがインピーダンス体３２で消費される。このた
め反射波は発生せず、アパーチャ電極１上には、Ｘ方向
に、すなわちアパーチャ列１２の方向に添って進む進行
波が発生する。

【００２８】この時、上記詳述したように、アパーチャ
電極とこのアパーチャ電極に振動を励振する励振装置を
機械的性質が近いあるいはほぼ同等な高分子材料で構成
し、両者を直接接合しているので、両者のインピーダン
ス整合が容易となり、その結果、励振装置の振動エネル
ギーが効率的にアパーチャ電極に供給され、高効率でア
パーチャ電極上への進行波の励振が可能となる。さら
に、アパーチャ電極に励振される振動を直接制御するこ
とができるので、アパーチャ電極上に所望の振動のみを
励振する事が可能となる。

【００２９】上述のように構成されたアパーチャ電極１
においては、アパーチャ列１２近傍で十分な振動振幅を
得ることが出来るので、アパーチャ電極１上のどの位置
に設けられたアパーチャ１１でも十分な振動振幅を得る
ことが可能となり、その結果、全てのアパーチャ１１の
位置で、最大の振動加速度を得ることができる。このた
めトナーがアパーチャ電極１のアパーチャ１１近傍に付
着することがなくなり、その結果アパーチャ１１の目詰
まりを防止することが可能となる。この目詰まり防止の
効果は振動の加速度が大きいほど高い。従って効果的に
目詰まりを防止するには、振動の振幅及び周波数を上げ
ればよい。一般的に高い周波数を励振しようとすると、
その振幅は小さくなる。このためアパーチャ電極の材質
などに応じて励振周波数を適宜決定する必要がある。

【００３０】なお、本実施例においては、目詰まりを防
止するためにアパーチャ電極上に励振される振動を、Ｚ
方向に振動変位を有しＸ方向に伝播する進行波を例にし
て説明したが、この振動に限定されるものではなく、ア
パーチャ電極のアパーチャ列近傍に振動振幅の極大点を
有する振動であれば、進行波のみならず、定在波であっ
ても、同様の効果を上げることが可能である。

【００３１】また、進行波を励振する方法として振動体
と反射波吸収体を用いる方法を例に挙げて説明したが、
この方法に限定されるものではなく、進行波を励振でき
る方法であれば、他の方法であっても、何等本発明の効
果を損なうものではない。

【００３２】その他本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種
々の変形が可能である。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の画像形成装置においては、アパーチャ電極と、こ
のアパーチャ電極に振動を励振する励振体を、各々高分
子材料で構成したので、アパーチャ電極を効率的にかつ
直接的に励振体により励振できる。その結果、騒音等の
問題を生じることもなく、容易にアパーチャ電極へのト
ナーの付着を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、アパーチャ電極の構成を示す斜視図で
ある。

【図２】図２は、アパーチャ電極の励振装置の電気的接
続方法を示す説明図である。

【図３】図３は、図１及び図２に示したアパーチャ電極
と励振装置を用いた画像形成装置の概略構成を示す説明
図である。

【符号の説明】

１ アパーチャ電極 ２ 励振装置 ２１、２２ 高分子圧電体 １００ 画像形成装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯電したトナーを変調制御するアパーチ
   ャ電極と、そのアパーチャ電極に振動を励振する励振体
   と、を備える画像形成装置において、 前記アパーチャ電極は、高分子材料から成り、 前記励振体は、前記アパーチャ電極とほぼ同じ機械的性
   質の高分子圧電体から成ることを特徴とする画像形成装
   置。